题目内容

9．自然界存在丰富的碳、氮、硅、磷、铁等元素，它们可形成单质及许多化合物．按要求回答下列问题：
（1）铁能与CO形成配合物Fe（CO）5，其熔点为-20.50C，沸点为1020C，易溶于CCl4，据此判断Fe（CO）5晶体属于分子晶体（填晶体类型）．
（2）铁在元素周期表中位置是第四周期第Ⅷ族，亚铁离子具有强还原性，从电子排布的角度解释，其原因是Fe2+的3d轨道有6个电子，失去1个电子后3d轨道电子排布处于半充满稳定状态．
（3）南海海底蕴藏着大量的天然气水化合物，俗称“可燃冰”．可燃冰是一种晶体，晶体中平均每46个H2O分子通过氢键构成8个笼，每个笼内可容纳1个CH4分子或1个游离的H2O分子．若晶体中每8个笼有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离的H2O分子填充．可燃冰的平均组成可表示为CH4•8H2O．
（4）亚磷酸（H3PO3与过量NaOH反应充分反应生成亚磷酸氢二钠（Na2HPO3），则亚磷酸氢二钠属于正盐盐（填“正”、“酸式”）．
（5）金刚石晶胞结构模型如图，立方BN结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当．在立方BN晶体中，B原子与N原子之间共价键与配位键的数目比为3：1；每个N原子周围最近且等距离的N原子数为12；如果阿佛加德罗常数近似取6×1023/mol，立方BN的密度为a g•cm-3，摩尔质量为b g•mol-1，计算晶体中最近的两个N原子间距离是$\frac{\sqrt{2}}{2}\root{3}{\frac{b}{150a}}$nm（用含a、b代数式表示）．

分析 （1）依据Fe（CO）5的熔沸点低，且易溶于四氯化碳判断晶体类型；
（2）铁的原子序数为26，在周期表中处于第四周期第VIII族；结合亚铁离子和铁离子的电子排布式进行判断；
（3）在“可燃冰”晶体中，每8个笼由46个H2O分子构成框架，其中容纳6个CH4分子和2个H2O分子，可判断每8个笼共48个H2O分子和6个CH4分子，据此推断可表示可燃冰的平均组成的化学式；
（4）H3PO3与过量NaOH反应充分反应生成亚磷酸氢二钠（Na2HPO3），则亚磷酸氢二钠（Na2HPO3）中无可以电离的氢离子；
（5）由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个C原子，面心上有6个C原子，顶点有8个C原子，根据金刚石的结构判断，在BN晶体中，每个B原子和4个N原子形成共价键，B原子的配位数是4，B原子与N原子之间共价键的数目是12，一个晶胞中N原子数目为4；根据晶胞结构图，以晶胞顶点上的氮原子为例，与该氮原子距离最近的氮原子位于经过该顶点的面的面心上；根据$ρ=\frac{m}{ρ}$可计算出晶胞的体积，进而确定晶胞的边长，最近的两个N原子间距离是晶胞面对角线的$\frac{1}{2}$，据此计算；

解答 解：（1）Fe（CO）5的熔沸点低，且易溶于四氯化碳，依据分子晶体熔沸点低，且存在相似相溶原理，可知Fe（CO）5为分子晶体；
故答案为：分子晶体；
（2）铁为26号元素，元素在周期表中位于第四周期Ⅷ族；由于Fe2+的价电子3d6失去一个电子可形成3d5半充满稳定结构，所以Fe2+易被氧化成Fe3+，
故答案为：第四周期Ⅷ族；Fe2+ 的3d轨道有6个电子，失去1个电子后3d轨道电子排布处于半充满稳定状态；
（3）晶体中8个笼只有6个容纳CH4分子，另外2个笼被水分子填充，推出8个笼共有6个甲烷分子，46+2=48个水分子，则甲烷分子与水分子的个数之比=6：48=1：8，所以化学式为CH4•8H2O，
故答案为：CH4•8H2O；
（4）H3PO3与过量NaOH反应充分反应生成亚磷酸氢二钠（Na2HPO3），则亚磷酸氢二钠（Na2HPO3）中无可以电离的氢离子，为正盐，
故答案为：正盐；
（5）由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个C原子，面心上有6个C原子，顶点有8个C原子，在BN晶体中，每个B原子和4个N原子形成共价键，B原子的配位数是4，B原子与N原子之间共价键的数目是12，所以B原子与N原子之间共价键的数目与配位键的数目比为 3：1，根据晶胞结构图，以晶胞顶点上的氮原子为例，与该氮原子距离最近的氮原子位于经过该顶点的面的面心上，这样的原子有12个，根据均摊可知，一个晶胞中N原子数目为 4，B原子数目也是4，根据$ρ=\frac{m}{V}$可知晶胞的体积V=$\frac{\frac{4b}{6×10{\;}^{23}}}{a}$cm3=$\frac{4b}{6×10{\;}^{23}a}$cm3，所以晶胞的边长为$\root{3}{\frac{4b}{6×1{0}^{23}a}}$cm，最近的两个N原子间距离是晶胞面对角线的$\frac{1}{2}$，所以晶体中最近的两个N原子间距离是$\frac{1}{2}×\sqrt{2}×$$\root{3}{\frac{4b}{6×1{0}^{23}a}}$cm=$\frac{\sqrt{2}}{2}\root{3}{\frac{4b}{6×1{0}^{23}a}}$cm=$\frac{\sqrt{2}}{2}\root{3}{\frac{b}{150a}}$nm，
故答案为：3：1；12；$\frac{\sqrt{2}}{2}\root{3}{\frac{b}{150a}}$；

点评 本题考查了金属单质及其化合物的综合应用、晶体结构与性质、晶胞计算等知识，题目难度中等，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及灵活应用能力，注意掌握常见金属单质及其化合物的性质，明确均摊法在晶胞计算中的应用．

练习册系列答案
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19．某固体中只可能含Cl-、SO42-、CO32-、Cu2+、Ba2+和Na+．探究小组为了确定该固体的组成，取该固体39g进行以下实验：（填写表中的空格）
实验操作与现象实验结论
步骤一将该固体全部溶于于得无色溶液；肯定无Cu2+．
步骤二向上述溶液中加入足量盐酸，产生无色无味的气体共收集到2.24L（标准状况）；肯定有CO32-
肯定无Ba2+
步骤三向步骤二所得溶液中继续加入足量BaCl2溶液，产生沉淀，过滤并洗涤干燥后得46.6g白色沉淀．肯定有SO42-
步骤四向步骤三所得滤液中加入AgNO3溶液，得白色沉淀．
（1）步骤二发生反应的离子方程式为2H++CO32-=CO2↑+H2O，步骤四发生反应的离子方程式为Ag++Cl-=AgCl↓．
（2）原固体中含有Na+的理由是溶液呈电中性，必须有阳离子，是否含有Cl-并说明理由碳酸钠与硫酸钠质量之和为39g，则不含氯离子．
20．某固体混合物可能含Al、（NH4）2SO4、MgCl2、AlCl3、FeCl3中的一种或几种，现对该混合物作如下实验，所得现象和有关数据如下图（气体体积已换算成标准状况下的体积）．下列叙述不正确的是（　　）
A．该实验的整个过程共涉及6个化学反应
B．该实验的整个过程只涉及1个氧化还原反应
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D．混合物中一定有Al、（NH4）2SO4、MgCl2、AlCl3，一定没有FeCl3
17．利用微生物电池处理含乙酸钠和对氯酚的废水，工作原理如图所示．下列说法错误的是（　　）
A．电极b是正极B．质子从b极移向a极
C．处理后的废水pH降低D．a极的电极反应式：+2e-+H+═+Cl-
4．立方烷的结构简式如图所示．下列有关立方烷的说法中正确的是（　　）
A．立方烷属于烷烃
B．立方烷的二氯代物有三种同分异构体
C．立方烷在通常情况下是气体
D．常温下立方烷能使酸性KMnO4溶液褪色
14．为回收利用废镍催化剂（主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等），科研人员研制了一种回收镍的新工艺．工艺流程如图：
氢氧化物Fe（OH）3Fe（OH）2Ni（OH）2
开始沉淀的pH1.56.57.7
沉淀完全的pH3.79.79.2
已知常温下：①有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全
的pH如右表     ②Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
③常温时，Ksp（CaF2）=2.7×10-11
回答下列问题：
（1）写出酸浸时Fe2O3和硫酸反应的化学方程式Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O．
（2）浸出渣主要成分为CaSO4•2H2O和BaSO4两种物质．
（3）操作B是除去滤液中的铁元素，某同学设计了如下方案：向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液，调节溶液pH在3.7～7.7范围内，静置，过滤．请对该实验方案进行评价方案错误，在调节pH前，应先在滤液中加入H2O2，使溶液中的Fe2+氧化为Fe3+（若原方案正确，请说明理由；若原方案错误，请加以改正）．
（4）流程中的“副产品”为CuSO4•5H2O（填化学式）．在空气中灼烧CuS可以得到铜的氧化物，向Cu、Cu2O、CuO组成的混合物中加入1L 0.6mol•L-1HNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到2240mLNO气体（标准状况），若该混合物中含0.1molCu，与稀硫酸充分反应至少消耗0.1mol H2SO4．
（5）操作C是为了除去溶液中的Ca2+，若控制溶液中F-浓度为3×10-3mol•L-1，则溶液中$\frac{c（C{a}^{2+}）}{c（{F}^{-}）}$=1.0×10-3．
（6）电解产生2NiOOH•H2O的原理分两步：
①碱性条件下，Cl-在阳极被氧化为ClO-，则阳极的电极反应式为Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O；
②Ni2+被ClO-氧化产生2NiOOH•H2O沉淀．则该步反应的离子方程式为ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH•H2O↓+Cl-．
1．下列与实验相关的叙述错误的是（　　）
A．蒸馏时蒸馏烧瓶中液体的体积不能超过容积的$\frac{2}{3}$，液体也不能蒸干
B．给试管中的液体加热时要不时移动试管，以免暴沸
C．可用稀硝酸鉴别MgI、AgNO3、Na2CO3、NaAlO2四种溶液
D．稀释浓硫酸时，如果戴有防护眼罩，可以把水慢慢倒入装有浓硫酸的烧杯中
18．固定容积为2L的密闭容器中发生反应xA（g）+yB（g）?zC（g），图I表示t℃时容器中各物质的量随时间的变化关系，图II表示平衡常数K随温度变化的关系．结合图象判断，下列结论正确的是（　　）
A．该反应可表示为：2A（g）+B（g）?C（g）△H＜0
B．t℃时该反应的平衡常数K=6.25
C．当容器中气体密度不再变化时，该反应达到平衡状态
D．t℃，在第6 min时再向体系中充入0.4 mol C，再次达到平衡时C的体积分数大于0.25
19．下列水解化学方程式或水解离子方程式正确的是（　　）
A．CH3COO-+H2O?CH3COOH+OH-B．Al3++H2O?Al（OH）3+H+
C．CH3COOH+NaOH?CH3COONa+H2OD．NaCl+H2O?NaOH+HCl

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